淀粉对高温杀菌鱼糜凝胶特性的影响

孔文俊,韦依侬,张　涛,薛　勇,薛长湖

(中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛 266003)



淀粉对高温杀菌鱼糜凝胶特性的影响

孔文俊,韦依侬+,张涛,薛勇*,薛长湖

(中国海洋大学食品科学与工程学院,山东青岛 266003)

为提高杀菌鱼糜制品的品质,本文研究了添加不同浓度的木薯原淀粉和四种变性淀粉(羟丙基化二淀粉磷酸酯,乙酰化二淀粉己二酸酯,磷酸交联淀粉,羟丙基化淀粉)对120 ℃高温杀菌鱼糜凝胶特性的影响。通过测定分别添加5%,10%和20% 淀粉后复合鱼糜凝胶的破断力,破断距离,凝胶强度,白度,持水率,曲折实验和扫描电镜等指标,研究不同淀粉对杀菌鱼糜凝胶质构性,色泽和持水能力的影响。结果表明各种淀粉适宜的添加量均为10%。在各种淀粉添加剂中,木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯和木薯乙酰化二淀粉己二酸酯对高温杀菌后鱼糜凝胶的破断力,凹陷距离的改善效果最好,能显著增强鱼糜的凝胶强度(p<0.05)。添加淀粉均会改善鱼糜凝胶的白度,使白度增加。添加木薯原淀粉,木薯乙酰化二淀粉己二酸酯和木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯可不同程度提高鱼糜的持水力。

鱼糜,淀粉,凝胶特性,高温

鱼糜制品是一种新型的海洋加工食品。其主要结构是肌原纤维蛋白在高温诱导下形成的蛋白网络凝胶。其不但味道鲜美,且营养价值丰富。随着人们对低脂肪,高蛋白健康食品需求量的不断增加,其消费量在发达国家和发展中国家均呈日益增长的发展态势[1]。目前市售的鱼糜制品主要冷藏保存,这样不但保存时间相对较短,且消费者购买后还需再次加热才可食用,极大限制了鱼糜制品食用的方便性。如将鱼糜制品经120 ℃高温杀菌处理后进行真空保存,不但能延长其货架期,也可实现常温流通,开袋即食,增强其食用的方便性[2]。但当鱼糜经过100～120 ℃的高温处理后,蛋白质三、四级结构会遭受较大破坏,蛋白质由于共价结合而发生聚集,水和蛋白质间的相互作用发生改变,从而会显著破坏其凝胶特性,导致凝胶强度显著下降[3]。鱼糜的凝胶特性是鱼糜制品的重要指标,这对鱼糜制品的品质有重要影响。因此,如何提高鱼糜制品在120 ℃高温条件下凝胶的热稳定性是目前亟待解决的主要问题。目前,国内外对提高鱼糜凝胶热稳定性的研究和报道相对较少。张涛等[2]报道指出魔芋胶可显著改善鱼糜凝胶的热稳定性。淀粉是鱼糜制品的重要配料之一,在鱼糜制品中添加淀粉不仅能降低产品的成本,而且能显著改善其凝胶特性。淀粉在鱼糜制品的加工过程中主要作为填充剂,受热后可吸水膨胀向凝胶基质施加压力,从而导致鱼糜的凝胶强度显著增加[4]。本文主要研究利用淀粉来改善鱼糜在高温下杀菌条件下的凝胶特性,从而为120 ℃高温杀菌鱼糜制品的研发提供依据。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

阿拉斯加狭鳕鱼糜(AAA)购自山东锦灿食品有限公司,-120 ℃冻藏;食盐市售食品级;木薯原淀粉,木薯羟丙基淀粉,木薯磷酸交联淀粉,木薯乙酰化二淀粉己二酸酯,木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯均为市售食品级。

TMS-PRO质构仪美国Food Technology公司;UMC5型真空斩拌机德国Stephan公司;AND快速水分测定仪日本A&D公司;电热恒温水浴锅国华电器有限公司;WSC-S色度仪上海精密科学仪器有限公司;KYKY-2800B型扫描电镜仪利达公司 日本。

1.2实验方法

1.2.1鱼糜凝胶制备取250 g半解冻的阿拉斯加狭鳕鱼糜,放入斩拌机中空斩5 min,加入3%的食盐盐析5 min,然后分别加入5%、10%、20%的淀粉(同时调节水分含量为75%)继续斩拌2～3 min,最后抽真空斩拌5 min。整个斩拌过程保持温度在10 ℃以下。将鱼糜挤入30 mm的尼龙肠衣中,封口4 ℃保存过夜。将通宵放置的样品放入反压杀菌锅中成型杀菌20 min,杀菌温度120 ℃,压力为1.2 MPa。

1.2.2鱼糜凝胶强度测定将鱼糜肠切成30 mm左右的小段,用质构仪测定鱼糜肠的破断力,凹陷距离,取二者的乘积即为凝胶强度。测定条件:探头为5 mm球形探头，下压速率60 mm/min[5]。

1.2.3鱼糜肠持水力测定参照Tao Zhang等[2]法进行鱼糜肠持水率的测定。将高温处理成型的鱼糜肠切成3 mm左右的薄片,放在3层滤纸上,上面覆盖2层滤纸。用5 kg重物压制15 min,称量前后质量变化作为参照。

持水力=挤压后鱼肠质量/挤压前鱼肠质量

1.2.4鱼糜肠白度测定用色度仪测定鱼糜凝胶的L*,a*和b*值,白度[6]通过以下公式计算

白度=100-[(100-L*2)+a*2+b*2]1/2

1.2.5曲折实验参照周蕊等[7]法进行曲折实验,将高温杀菌成型的鱼糜肠切成3 mm进行曲折实验,如表1所示,由5级法表示。此法与评分的对应关系为:5分:AA,4分:A,3分:B,2分:C,1分:D。

1.2.6鱼糜微结构的观察根据Benjakul[8]的方法,将凝胶样品切宽和长为5 mm厚1 mm左右的小块,用24%戊二醛固定液固定24 h,然后分别在50%、60%、70%、80%、100%的梯度乙醇中脱水10 min,最后用醋酸正戊酯浸泡15 min,重复2次。脱水后折断凝胶样品,取样品自然断面为观察面,用CO2临界点干燥仪进行干燥,喷金后用KYKY-2800B型扫描电镜仪观察凝胶微结构。

表1　曲折实验评分标准Table 1　The standard of bending experiment

1.2.7数据分析将所有的实验数据用SAS8.0进行分析,p<0.05作为显著性差异。

2　结果与分析

2.1淀粉对高温处理鱼糜凝胶破断力的影响

破断力可表示鱼糜凝胶的硬度,图1显示了不同改性淀粉对高温加热后鱼糜凝胶破断力的影响。添加木薯乙酰化二淀粉己二酸酯和羟丙基化二淀粉磷酸酯相对空白组,会显著增强鱼糜凝胶的破断力。样品添加木薯磷酸交联淀粉和木薯原淀粉后,其破断力与空白组对比增强效果不明显,甚至会出现降低。而样品在添加木薯羟丙基化淀粉后,其破断力会显著降低(p<0.05),其破断力与空白组相比降低了大约50%。除了木薯羟丙基淀粉外,其余样品组的破断力均随着淀粉添加量的增加呈现出先增加后降低的趋势。各种淀粉均在10%添加量的情况下出现最大破断力。其中添加10%的木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯对破断力增加效果最显著(p<0.01),分别增加了63%和58%。

图1　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶破断力的影响Fig.1　Effect of starches on breaking force of surimi gel

2.2淀粉对高温处理鱼糜凝胶凹陷距离的影响

凹陷距离可反映鱼糜凝胶的弹性,凹陷距离越大,鱼糜凝胶的弹性越好。图2显示了不同改性淀粉对高温加热后鱼糜凝胶凹陷距离的影响。由图可见,添加木薯原淀粉和木薯磷酸交联淀粉对凹陷距离的影响不大。添加单纯的木薯羟丙基化淀粉后,鱼糜的凝胶弹性显著下降,凹陷距离降低。添加木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯和木薯乙酰化二淀粉己二酸酯会增强鱼糜的凹陷距离。在10%添加量的情况下,羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯两种淀粉对高温鱼糜凝胶凹陷距离的增加效果达到最大。这可能是由于这两种淀粉在高温下吸水膨胀能力大,挤压淀粉基质,从而使鱼糜样品更加致密,导致弹性增加。

图2　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶凹陷距离的影响Fig.2　Effect of starches on deformation of surimi gel

2.3淀粉对高温处理鱼糜凝胶强度的影响

凝胶强度是破断力与凹陷距离的乘积,可表示出鱼糜的凝胶特性。一般而言,凝胶强度越大,鱼糜凝胶品质越好。图3显示了不同改性淀粉对高温加热后鱼糜凝胶强度的影响。在相同添加量的条件下,添加乙酰化二淀粉己二酸酯和羟丙基化二淀粉磷酸酯对鱼糜凝胶的增强作用最强。这一方面可能是由于这两种淀粉分别通过羟丙基酯化和乙酰基的醚化作用,吸水膨胀能力明显增大,所以会对鱼糜基质产生更强的挤压力,从而增强凝胶强度。另一方面,由于这两种淀粉都进行了分子间的交联,其抗高温的稳定性也会增加。所以这一类酯化或醚化基础上的交联变性淀粉在高温鱼糜制品中可能具有优势。当这两种淀粉的添加量从5%升高到10%,鱼糜制品的凝胶强度会显著增强。当继续增加到20%,凝胶强度又会出现显著下降。这可能是由于在低浓度下,淀粉膨胀对凝胶强度的增强作用比鱼糜蛋白减少导致的凝胶强度弱化作用更强。而当淀粉添加较多,后者蛋白质减少导致的凝胶强度减弱占主要地位[9]。添加10%的木薯磷酸交联淀粉,鱼糜的凝胶强度也会略微增加。

图3　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶强度的影响Fig.3　Effect of starches on gel strength of surimi gel

2.4淀粉对高温处理鱼糜凝胶白度的影响

白度反映鱼糜样品的色泽,是鱼糜制品的重要指标[10]。一般而言,L*值越大,b*值越低,样品越白,产品的质量越好[11]。图4显示了不同改性淀粉对高温加热后鱼糜凝胶白度的影响。由图可知添加各种淀粉均会使鱼糜凝胶的白度增加。这可能是由于淀粉的本身颜色比鱼糜更白。Duangmal[12]指出凝胶的颜色会被添加剂的颜色所影响。所以,添加淀粉会使鱼糜的白度会增加。此外,淀粉吸水膨胀会使鱼糜制品的透明度会增加,白度也相应提高[7]。此外,随着淀粉的加入,会有更多的水分加入,从而使更多的光被反射出来,导致亮度增加。其中添加木薯羟丙基淀粉的样品白度最大。添加木薯原淀粉次之。这可能是由于木薯原淀粉吸水能力差,导致大量的水在淀粉分子外面,从而使更多的光被反射,使白度增加。

图4　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶白度的影响Fig.4　Effect of starches on whiteness of surimi gel注：1：羟丙基化二淀粉磷酸酯,2：磷酸交联淀粉,3：木薯原淀粉, 4：乙酰化二淀粉己二酸酯,5：羟丙基淀粉，表2同。

图5　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶持水力的影响Fig.5　Effect of starches on water hold capacity of surimi gel注：1：木薯原淀粉,2：磷酸交联淀粉, 3：乙酰化二淀粉己二酸酯,4：羟丙基化二淀粉磷酸酯。

2.5淀粉对高温处理鱼糜凝胶持水力的影响

持水力可反映出鱼糜凝胶保持水分的能力,持水力越强,鱼糜制品的质量越好。图5显示了不同淀粉对高温加热后鱼糜凝胶持水力的影响。其中添加羟丙基化淀粉的鱼糜凝胶会因压制而溃烂,从而导致不能被测出。由图可以看出添加木薯原淀粉,羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯会使高温鱼糜的持水力略微增加。淀粉吸水膨胀使鱼糜中的游离水钝化,难以析出。其中添加10%的羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯效果最好。这主要是因为原淀粉经过羟丙基化和乙酰化改性,其吸水能力和持水能力都会显著增强。此外由于淀粉经过磷酸交联和己二酸交联,其耐热稳定性也会提高。因此,高温条件下的保水能力也会相应提高,从而可增强鱼糜凝胶的持水力。而添加木薯磷酸交联淀粉后,高温鱼糜的持水力会出现略微下降。

2.6淀粉对高温处理鱼糜曲折实验的影响

曲折实验可反映出鱼糜凝胶弹性的大小。从表2可以看出,鱼糜样品在未添加任何淀粉和添加原淀粉的情况下,曲折实验可达到B级。样品在添加磷酸交联淀粉的情况下可达到A级。而鱼糜在添加了羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯后,其曲折实验可达到AA级。这说明添加羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯会显著改善鱼糜凝胶的曲折特性。这与图3的结果相对应。

表2　淀粉对高温处理鱼糜曲折的影响Table 2　Effects of starch on bending experiment of surimi

2.7淀粉对高温处理鱼糜凝影响的电镜

扫描电子显微镜常常被用来研究蛋白质复合凝胶的微观结构。原鱼糜以及添加10%羟丙基化二淀粉磷酸酯的两组高温杀菌鱼糜处理样品电镜图如图6所示。未添加淀粉的对照组出现较多孔洞。这是由于高温处理破坏了蛋白质之间非共价键,从而破坏了网络结构。添加淀粉的实验组的孔洞相对较小。膨胀的淀粉粒填充到了蛋白凝胶的网孔中,从而可显著增强其凝胶强度。这与图3结果相对应。

图6　淀粉对高温处理后鱼糜凝胶电镜的影响Fig.6　Effect of starches on Scanning electron microscopy of surimi gel

3　结论

添加不同的淀粉会对鱼糜120 ℃高温加热后的凝胶特性产生不同的影响。其中添加木薯原淀粉对鱼糜凝胶高温杀菌后的凝胶强度影响不大,添加10%的羟丙基化二淀粉磷酸酯和乙酰化二淀粉己二酸酯会增强鱼糜凝胶的凝胶强度,而添加羟丙基淀粉则会降低鱼糜的凝胶强度。添加各种淀粉均会提高鱼糜凝胶的白度。添加木薯原淀粉,乙酰化二淀

粉己二酸酯和木薯羟丙基化二淀粉磷酸酯可不同程度的提高鱼糜的持水力。这对120 ℃高温杀菌鱼糜制品的研发具有指导意义。

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Effects of starches on gelling properties of high-temperature sterilization surimi

KONG Wen-jun,WEI Yi-nong+,ZHANG Tao,XUE Yong*,XUE Chang-hu

(College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)

The effects of native cassava starch hydroxypropylated starch,starch phosphate,cross-linked hydroxypropylated starch and cross-linked acetylated starch with different concentration(5%,10% and 20%)on gelling properties of surimi after being sterilization at 120 ℃ were investigated so as to improve the quality of surimi. Breaking force,deformation,gel strength,whiteness,water holding capacity(WHC),bending experiment and scanning electron microscopy were used as the quality indexes for evaluating the textural properties,color and water-holding capacity of surimi. The results showed that the optimized amount of starches was about 10% for all starch-contained samples. Adding cross-linked hydroxypropylated cassava starch and cross-linked acetylated cassava starch could raise the level of breaking force,deformation and gel strength of surimi significantly(p<0.05). All starches could improve the whiteness of surimi and native cassava,cross-linked hydroxypropylated cassava starch,cross-linked acetylated cassava starch could improve the WHC of surimi at different extents.

surimi;starch;gel properties;high temperature

2015-06-25+并列第一作者

孔文俊(1990-),男,硕士研究生,研究方向:水产品加工与贮藏，E-mail:kongjun1010@126.com。

韦依侬(1991-),女,硕士研究生,研究方向:水产品加工与贮藏,E-mail:weiyinong12@163.com。

薛勇(1976-),男,博士,副教授,研究方向:水产品加工与贮藏,E-mail:xueyong@ouc.edu.cn。

海洋公益性行业科研专项(201305013);国家自然基金(31371791)。

TS254.1

A

1002-0306(2016)05-0078-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.05.007